抗旱剂对三樱椒幼苗抗旱力的影响

阴星望， 杜瑞卿， 杨建伟， 梁咪咪， 宋玉伟， 陈吉宝，2

(1.南阳师范学院生命科学与技术学院，河南南阳 473061； 2.河南省南水北调中线水源区生态安全重点实验室，河南南阳 473061)

三樱椒[CapsicumannuumL. var.conoides(Mill.) Irish]原产于日本，1976年引种到我国河南、天津等地，且成为河南省主要经济作物之一。干旱是影响三樱椒产量和品质的主要限制因素之一，研究干旱胁迫对三樱椒生长、产量和品质的影响具有重要的现实意义。

抗旱剂是指施在土壤中或作物上以减少其蒸发、蒸腾或增强其自身抗旱性的一类化学物质的总称。抗旱剂能够使作物气孔开张、增加叶绿素含量、抑制蒸腾作用、提高根系活力、减缓土壤水分消耗，从而增强其抗旱能力，使其在干旱条件下保持正常的生长发育，并且相对提高作物的产量[1]。氯化胆碱是一种重要的植物生长调节剂，在维护膜的稳定性方面发挥了显著作用。祁春苗等研究表明，喷施氯化胆碱可通过提高作物的抗旱性而提高品质和产量[2]。烯效唑是一种高效的植物生长延缓剂，低毒，具有矮化植株、抗倒伏、改善作物品质、增加产量、提高作物抗旱性等作用[3]。目前，研究多局限于氯化胆碱、烯效唑对花生、玉米、小麦等农产物的影响，对三樱椒的研究较少[4-5]。本研究选择了富里酸、氯化胆碱、烯效唑3种植物抗旱剂，观察其对三樱椒生理生长的影响，并对三者进行比较筛选出较好的植物抗旱剂及最适剂量，为提高作物抗旱性提供参考价值。

1 材料与方法

1.1 材料及处理

试验材料为三樱椒，种子由河南省南阳市种子公司提供。三樱椒种子精选后，经浸泡、消毒，播种在含有锯末培养基的生长盘中，生长盘的长、宽、高分别为30、26、8 cm。将生长盘置于人工气候箱中，于25 ℃条件下暗培养催芽萌发，2周后进行光培养，光照时间14 h/d，光照度350 μmol/(m2·s)，昼夜温度为 25 ℃/20 ℃，培养至6叶1心时开始移栽。选择大小一致，生长健壮的6叶1心辣椒幼苗进行移栽，盆栽容器为聚乙烯塑料营养钵(高18 cm，内径19 cm)，每钵移栽6株。每个营养钵内盛放自然风干后的营养土(壤土 ∶花土=1 ∶1)3.0 kg，基础肥料选用尿素(46% N)、过磷酸钙(16% P2O5)、硫酸钾(54% K2O)，按照质量比N ∶P ∶K=10 ∶10 ∶10 混合，每钵施用4.5 g。移栽前营养土充分吸水，移栽后于温室内缓苗培养3周，然后开始进行抗旱剂处理[6-7]。

1.2 试验设计

本试验在南阳师范学院东区温室内进行，选择温室内缓苗培养3周后的幼苗，抗旱剂施用采用叶面喷施和灌根2种方式。在施用抗旱剂前，培养基充分吸足水分，使所有营养钵内营养土相对含水量稳定到65%时开始处理。

叶面喷施：用喷雾器将抗旱剂喷洒于幼苗叶正面，喷洒时，喷头面平行于叶水平面6 cm，喷头正对心叶，用力均匀。每株苗每次喷洒3下，每天于早晚各喷洒1次，连续喷洒 3 d。喷洒抗旱剂后停止浇水，自然干旱至营养土相对含水量达30%时停止试验。

灌根施用：将抗旱剂分别配制成所需浓度水溶液，待营养土相对含水量从65%降至40%时，用所配制的抗旱剂溶液均匀浇灌营养土，每钵浇灌250 mL，然后停止浇水，自然干旱至营养土相对含水量达30%时停止试验。

2种方式抗旱剂施用类型及浓度见表1。抗旱剂处理均以持续干旱处理为对照(CK)，每个处理共10钵，每钵留苗4株，试验重复3次。

1.3 指标测量

1.3.1 土壤自然含水量的测定 土壤自然含水量采用烘干法测定[8-10]。

表1 抗旱剂及施用浓度

注：括号内为各浓度处理对应的编号。

1.3.2 生理指标测定 净光合速率(Pn)采用英国PP systems公司生产的TPS-1便携式光合仪[人工光源，大气CO2，光照度350～400 μmol/(m2·s)]测定，选择晴朗天气，每天10：00左右进行，每处理重复测定5次，取平均值。叶绿素含量采用浸提法测定[11]；过氧化氢酶(CAT)活性采用高锰酸滴定法测定[12-13]；过氧化物酶(POD)活性采用愈创木酚法测定[12-13]；超氧化物歧化酶(SOD)活性采用淡蓝四唑(NBT)光还原法测定[12-13]；丙二醛(MDA)含量采用硫代巴比妥酸(TBA)法测定[12-13]；相对电导率用DDS-307电导率仪测定[8]；脯氨酸含量采用酸性茚三酮比色法测定[11]；可溶性糖含量采用硫代巴比妥酸(TBA)法测定[13]；可溶性蛋白质含量的测定选用考马斯亮蓝G-250比色法[14]。当土壤相对含水量达30%时，统计萎蔫叶片(叶片下垂变软)，计算叶片萎蔫比例(叶片萎蔫比例=萎蔫叶片数/总叶片数)。

1.3.3 数据处理方法 用Excel 2003软件作图表，SPSS 17.0 软件进行数据处理。

2 结果与分析

2.1 富里酸对三樱椒幼苗抗旱性的影响

2.1.1 富里酸对三樱椒幼苗形态特征的影响 由表2可知，叶面喷施较高浓度的富里酸可以提高干旱胁迫下三樱椒的叶片相对含水量，降低叶片萎焉比列及脱落叶片数，但更高浓度的富里酸对改善三樱椒的抗旱性并无显著效果。根灌富里酸溶液对三樱椒叶片相对含水量、叶片萎蔫比例和脱落叶片数的影响效果和叶面喷施相似，AP3处理和AG3处理的叶片相对含水量最大且显著大于对照组(P<0.05)，叶片萎蔫比例、脱落叶片数最小且显著小于对照组(P<0.05)，说明300 mg/L富里酸叶面喷施或根灌对三樱椒幼苗形态保持效果最好。

表2 富里酸对三樱椒幼苗形态特性的影响

注：相同施用方式同列数据后相同字母表示无显著差异(P>0.05)，不同字母表示有显著差异(P<0.05)。下表同。

2.1.2 富里酸对三樱椒幼苗光合特性的影响 由表3可知，富里酸溶液叶面喷施和根灌处理三樱椒显著提高了干旱胁迫条件下三樱椒的叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素(a+b)含量、净光合速率，且随着富里酸浓度的增加，叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素(a+b)含量、净光合速率呈现先升高后降低的趋势，AP3处理和AG3处理达最大值，叶绿素含量、净光合速率显著高于CK和AP1处理(P<0.05)。表明AP3和AG3处理更有效抑制了干旱胁迫条件下三樱椒叶绿素的降解，增强了光合作用，提高了三樱椒的抗旱性。

表3 富里酸对三樱椒幼苗光合特性的影响

2.1.3 富里酸对三樱椒幼苗保护酶活性及膜透性的影响 由表4可知，对干旱胁迫条件下三樱椒进行叶面喷施和根灌富里酸溶液，SOD活性、POD活性和CAT活性呈现先升高后降低的趋势，且各个浓度处理的SOD活性、POD活性和CAT活性值均大于对照组；MDA含量和相对电导率呈现先降低后升高的趋势，且各个浓度处理的MDA含量和相对电导率值均小于对照组。AP3处理和AG3处理的SOD活性、POD活性、CAT活性最大且显著大于对照组(P<0.05)，MDA活性和相对电导率最小且显著小于对照组(P<0.05)。以上结果表明，AP3和AG3处理更有利于促进三樱椒保护酶活性、提高，抑制MDA含量的增加，减少细胞膜受伤害程度，从而提高三樱椒抗旱性。

红豆杉种植技术中扦插繁殖技术，其主要包含了收集插条、插条处理和扦插方法选择等几点。只有对这些环境进行有效的控制，才能够保证红豆杉扦插繁育的成活率，真正提升了红豆杉树种的种植速度，促进生态效益的提升。

2.1.4 富里酸对三樱椒幼苗渗透调节物质的影响 在干旱胁迫下， 可溶性糖含量和脯氨酸含量的积累是植物对逆境的一种适应性反应，有利于维持细胞渗透势，保护细胞结构和功能。由表5可知，在干旱胁迫条件下，富里酸溶液叶面喷施和根灌处理三樱椒，其可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和脯氨酸含量呈现先升高后降低的趋势，且各个浓度处理的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和脯氨酸含量值均大于对照组。其中，AP3处理和AG3处理的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和脯氨酸含量最大且显著大于对照组(P<0.05)。表明在干旱胁迫条件下，叶面喷施和根灌富里酸溶液促进了三樱椒可溶性糖含量和脯氨酸含量的增加，抑制了可溶性蛋白的降解。

表4 富里酸对三樱椒幼苗保护酶活性及膜透性的影响

表5 富里酸对三樱椒幼苗渗透调节物质的影响

2.2 氯化胆碱对三樱椒幼苗抗旱性的影响

2.2.1 氯化胆碱对三樱椒幼苗形态特性的影响 由表6可知，氯化胆碱溶液叶面喷施和根灌处理三樱椒均显著提高了其干旱胁迫条件下叶片相对含水量， 降低了叶片萎焉比例及脱落叶片数，且随着添加的氯化胆碱溶液浓度的增加叶片相对含水量呈现先升高后降低的趋势，叶片萎蔫比例和脱落叶片数呈先降低后升高的趋势。在BP3和BG3处理下，叶片相对含水量最大且显著大于对照组(P<0.05)，叶片萎蔫比例、脱落叶片数最小且显著小于对照组(P<0.05)。以上结果表明，叶面喷施和根灌氯化胆碱溶液均显著提高了三樱椒叶片相对含水量，降低了叶片萎蔫比例、脱落叶片数。

表6 氯化胆碱对三樱椒幼苗形态特性的影响

2.2.2 氯化胆碱对叶片生长期三樱椒光合特性的影响 由表7可知，氯化胆碱溶液叶面喷施和根灌处理三樱椒均显著提高了其干旱胁迫条件下叶绿素a含量、叶绿素b含量、叶绿素(a+b)含量和净光合速率。其中，BP3处理和BG3处理的叶绿素含量、净光合速率最大且显著大于对照组(P<0.05)，表明BP3处理、BG3处理最利于抑制三樱椒叶绿素含量的降解，增强光合作用，提高三樱椒抗旱性。

表7 氯化胆碱对三樱椒幼苗光合特性的影响

2.2.3 氯化胆碱对三樱椒幼苗保护酶活性及膜透性的影响 由表8可知，氯化胆碱溶液叶面喷施和根灌处理三樱椒均显著提高了其干旱胁迫条件下SOD活性、POD活性、CAT活性，总体呈现先升高后降低的趋势，MDA含量和相对电导率呈现先降低后上升的趋势。其中，BP3处理和BG3处理的SOD活性、POD活性和CAT活性最大且显著大于对照组(P<0.05)，MDA和相对电导率最小且显著小于对照组(P<0.05)，表明BP3处理和BG3处理最有利于促进三樱椒保护酶活性提高，抑制MDA含量的增加，提高三樱椒抗旱性。

表8 氯化胆碱对三樱椒幼苗保护酶活性及膜透性的影响

2.2.4 氯化胆碱对三樱椒幼苗渗透调节物质的影响 由表9可知，氯化胆碱溶液叶面喷施和根灌处理三樱椒均提高了其干旱胁迫条件下可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和脯氨酸含量，且随着浓度的增加，总体呈现先升高后降低的趋势。其中，BG3处理可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和脯氨酸含量最高，BP3处理可溶性糖含量和脯氨酸含量显著高于对照组(P<0.05)，BG3处理可溶性蛋白含量和脯氨酸含量显著高于对照组(P<0.05)。总体上可以说明BP3处理和BG3处理浓度更有利于促进三樱椒可溶性糖含量和脯氨酸含量的增加，抑制了可溶性蛋白的降解，从而提高三樱椒抗旱性。

表9 氯化胆碱对三樱椒幼苗渗透调节物质的影响

2.3 烯效唑对三樱椒幼苗抗旱性的影响

2.3.1 烯效唑对三樱椒幼苗形态特征的影响 由表10可知，烯效唑溶液叶面喷施和根灌三樱椒显著提高了其在干旱胁迫条件下叶片相对含水量，降低了叶片萎焉比例及脱落叶片数，且随着添加的烯效唑溶液浓度的增加，叶片相对含水量呈现先升高后降低的趋势，叶片萎蔫比例呈先降低后升高的趋势，叶面喷施脱落叶片数呈降低趋势，但根灌处理脱落叶片数在低浓度CG1出现增多，之后又下降。其中，CP3处理和CG3处理条件下的相对含水量最大，叶片萎蔫比例和脱落叶片数最小(根灌处理叶片萎蔫比例除外)，且与对照组有显著差异(P<0.05)。总体而言， 叶面喷施和根灌烯效唑溶液均提高了三樱椒叶片相对含水量。

表10 烯效唑对叶片生长期三樱椒形态特性的影响

2.3.3 烯效唑对三樱椒幼苗保护酶活性及膜透性的影响 由表12可知，进行烯效唑溶液叶面喷施和根灌处理三樱椒，在干旱胁迫条件下，三樱椒幼苗SOD活性、POD活性和CAT活性呈现先升高后降低的趋势，但活性值均大于对照组；MDA含量和相对电导率先降低后升高的趋势，但含量均小于对照组。其中，CP3处理和CG3处理的SOD活性、POD活性最大且显著大于对照组(P<0.05)，各处理CAT活性无显著差异(P<0.05)，MDA含量和相对电导率最小且显著小于对照组(P<0.05)。说明叶面喷施和根灌烯效唑溶液促进了三樱椒保护酶活性的增加，抑制了MDA含量的增加。在10～25 mg/L浓度范围内，以 20 mg/L 叶面喷施或根灌效果最好。

2.3.4 烯效唑对三樱椒幼苗渗透调节物质的影响 由表13可知，干旱胁迫条件下对三樱椒进行叶面喷施和根灌烯效唑溶液，可溶性蛋白含量、可溶性糖含量和脯氨酸含量呈现先升高后降低的趋势，且均大于对照组。其中，CP3处理和CG3处理的可溶性蛋白含量、可溶性糖含量、脯氨酸含量最大且显著大于对照组(P<0.05)，在10～25 mg/L浓度范围内，以 20 mg/L 叶面喷施或根灌效果最好。

表11 烯效唑对三樱椒幼苗光合特性的影响

表12 烯效唑对三樱椒幼苗保护酶活性及膜透性的影响

2.4 3种植物抗旱剂生理生长指标间的判别分析

2.4.1 叶面喷施植物抗旱剂生理生长指标间的判别分析 在叶面喷施处理条件下，将生理生长指标在3种不同植物抗旱剂组上进行判别分析，除MDA含量、POD活性无显著差异外，其他各个指标均存在显著差异，正确判别率为100%。从图1可以看出，3种不同植物抗旱剂组间距离较远，分界清楚，各组围绕组中心集中分布，说明3种植物抗旱剂对三樱椒生理生长的影响显著不同。

2.4.2 根灌植物抗旱剂生理生长指标间的判别分析 在根灌处理条件下，将各生理生长指标在3种不同植物抗旱剂组上进行判别分析，绝大多数指标均存在显著差异，正确判别率为100%。由图2可知，3种不同植物抗旱剂组间距离较远，分界清楚，各组围绕组中心集中分布，说明3种植物抗旱剂对三樱椒生理生长的影响显著不同。

3 结论与讨论

植物抗旱剂能促进作物根系的发育，增强作物根系的吸水、吸肥能力，尤其是土壤深层的水分和养分；减小叶片的气孔开张度，增加气孔阻力，抑制叶面蒸腾，从而减少叶层水分散失，保持植株体内水分[1，15]。本研究表明，富里酸、氯化胆碱和烯效唑3种植物抗旱剂提高了三樱椒的保水能力，且300 mg/L富里酸、500 mg/L氯化胆碱和20 mg/L烯效唑处理下的三樱椒叶片相对含水量显著增加，叶片萎蔫比例和脱落叶片数显著降低。

干旱胁迫条件会迫使叶片中叶绿体受到损伤，导致叶绿素降解，抑制叶绿素的合成，光合速率下降。冀宪领等以桑树为研究材料，发现桑树叶片的净光合速率随着干旱胁迫的加剧，降低幅度逐渐增加[16]。植物抗旱剂能保持细胞正常功能，维持植株叶绿体和线粒体结构的稳定，叶绿素分解减慢，含量增加，延缓植株衰老，作物光合生产和物质积累能力增强；提高光合速率和降低呼吸消耗，使得光合作用在干旱条件下能较长时间维持正常[17]。本试验表明，植物抗旱剂抑制了三樱椒叶绿素的降解，提高了三樱椒的光合能力，且 300 mg/L 富里酸、500 mg/L氯化胆碱和20 mg/L烯效唑处理下的三樱椒叶绿素含量和净光合速率与对照相比显著增加。

植物组织细胞中的酶系统具有清除活性氧的能力，能够保护植物组织细胞免受膜脂过氧化产物的伤害，使植物维持正常的生长发育。但是在严重干旱胁迫条件下，植物产生活性氧和清除活性氧之间的平衡被打破，活性氧的生成率高于清除率，导致植物细胞受到氧化胁迫，启动膜脂质过氧化作用，产生MDA，使细胞受到损伤。本试验表明，叶面喷施和根灌抗旱剂促进了三樱椒保护酶活性的增强，抑制了MDA含量的增加和相对电导率的上升。300 mg/L 富里酸、500 mg/L 氯化胆碱和20 mg/L烯效唑处理下的三樱椒保护酶活性与对照相比显著增加，MDA含量和相对电导率显著下降。

抗旱剂通过调节渗透调节物质，增加细胞内溶质的含量，降低细胞内水势，保持细胞内外的渗透压，一方面提高植株吸水能力，另一方面减少水分散失[18]。杜金伟等研究发现，在干旱胁迫条件下，叶片中可溶性蛋白含量增加[19]。刘景辉等研究发现，随着土壤含水量的减少，可溶性糖含量呈上升趋势[20]。本研究结果表明，干旱胁迫条件下叶面喷施和根灌抗旱剂促进了三樱椒可溶性糖含量和脯氨酸含量的增加，抑制了可溶性蛋白的降解，且300 mg/L富里酸，500 mg/L氯化胆碱和20 mg/L烯效唑处理下的三樱椒可溶性糖含量和脯氨酸含量显著增加，蛋白质降解减缓。

本研究中相同浓度抗旱剂叶面喷施和根灌2种使用方式对三樱椒幼苗生理生长无明显影响。对3种抗旱剂的作用效果进行判别分析，说明3种植物抗旱剂对三樱椒生理生长的影响显著不同。从对三樱椒幼苗形态特征的影响来看，富里酸作用优于氯化胆碱，氯化胆碱作用优于烯效唑；从对三樱椒幼苗光合特性的影响来看，氯化胆碱作用优于富里酸，富里酸作用优于烯效唑；从对三樱椒幼苗保护酶活性及膜透性的影响来看，富里酸、氯化胆碱和烯效唑三者作用优势差异不明显；从对三樱椒幼苗渗透调节物质的影响来看，富里酸、氯化胆碱和烯效唑三者作用优势差异不明显；综合来看，富里酸抗旱作用优于氯化胆碱，氯化胆碱抗旱作用优于烯效唑。在考虑安全、经济效益的条件下，叶面喷施和根灌300 mg/L富里酸、500 mg/L氯化胆碱和20 mg/L烯效唑对提高三樱椒抗旱性效果最好。